紡織印染工業(yè)VOCs污染問題及治理技術展望

石清俠，舒澤慧，王垂?jié)q

（1.浙江博越環(huán)境科技有限公司，浙江 溫州 325000；2.浙江瑞陽環(huán)?？萍加邢薰?，浙江 杭州 310000；3.上海水星家用紡織品股份有限公司，上海 201400）

引言

VOCs一般指揮發(fā)性有機污染物，其不僅會對環(huán)境造成嚴重污染，也會損害人類的皮膚和呼吸道健康。當前在紡織行業(yè)中，VOCs污染較為突出，在整個紡織印染過程中產生的各類污染物較多，部分企業(yè)未對污染物進行妥善處理便將其排放到環(huán)境中，對我國環(huán)境造成了嚴重的污染。當前我國對環(huán)境保護的重視程度正在逐步提升，對紡織工業(yè)生產的各項治理也逐漸深入，規(guī)范紡織行業(yè)VOCs污染物的科學處理和合理排放，能夠進一步促進紡織行業(yè)的健康發(fā)展，也為我國發(fā)展綠色經濟、實現節(jié)能減排提供力量和支持。

1 紡織印染工業(yè)VOCs污染問題概述

紡織工業(yè)主要產品有紡織品、服裝、化纖制品和紗線，印染工業(yè)是指將紡織原料上色以達到美觀效果的一種工藝，印染工業(yè)包括紡織、服裝兩個部分。服裝在印染加工后，經過定型（如縫紉、燙整等）或染色（如印花等）后方能滿足人們穿用和裝飾的需要[1]。紡織工業(yè)產品被廣泛地應用于服裝、軍工、航空航天等領域。據統(tǒng)計，在世界紡織品出口總額中，中國所占比例從20世紀50年代的十分之一增長到現在的五分之一左右，從80年代起，中國紡織工業(yè)每年都以20%—30%的速度增長。據國家統(tǒng)計局數據，2022年1—12月印染行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)印染布產量556.22億米，同比下降7.52%，降幅較1—11月擴大0.47個百分點。

VOCs污染的危害主要表現在以下幾個方面：第一，對人體健康的危害。VOCs中的某些成分會對人體的呼吸道和皮膚黏膜產生刺激作用，并可能導致呼吸道疾病；第二，對環(huán)境的危害。如破壞臭氧層，造成酸雨污染、光化學反應和光化學煙霧污染，甚至誘發(fā)二次有機氣溶膠生成，會對人體產生毒性危害；第三，VOCs本身具有特殊臭味和強烈的刺激氣味。VOCs進入空氣后，會與空氣中的水蒸氣反應生成二次氣溶膠，因此VOCs污染治理勢在必行。

2 紡織印染工業(yè)VOCs污染問題治理現狀

2.1 治理難點

在印染工藝中，各種有機溶劑在高溫和高濕條件下?lián)]發(fā)，產生了大量的揮發(fā)性有機物，造成了嚴重的大氣污染。治理過程中存在以下難點：第一，設備落后、廢氣治理效果差。傳統(tǒng)活性炭吸附裝置處理效果不理想，大部分工藝要求嚴格控制活性炭吸附容量和脫附溫度。但多數企業(yè)因生產規(guī)模小、技術力量薄弱、生產工藝落后等原因，無法滿足現有廢氣治理要求，導致VOCs無組織排放嚴重。第二，風量變化大。紡織印染企業(yè)生產過程中因工藝、設備、品種等原因導致風量變化大。如活性炭吸附裝置，處理量小，操作管理難度大，有機溶劑儲罐和輸送管道泄漏是VOCs無組織排放的重要原因之一。第三，處理工藝復雜、能耗高。有機廢氣種類多，成分復雜，吸附處理工藝往往需要經過多道吸附、濃縮、洗滌等復雜過程，由于有機溶劑沸點低、成分復雜，使用傳統(tǒng)的活性炭吸附裝置難以滿足當前排放要求。第四，二次污染嚴重。生產過程中產生的有機廢氣存在大量的溶劑殘留和二次污染的可能，尤其是噴漆和印花等工序產生的有機廢氣影響較大[2]。

2.2 主要危害

紡織印染工業(yè)是VOCs排放大戶，而其中助劑和化學品的使用都會產生VOCs污染物，主要危害有：第一，氣體污染。紡織印染工業(yè)的VOCs污染會釋放有害氣體，包括苯、二甲苯、異丙醇等物質，這些物質會對空氣質量造成污染，對人體健康產生危害。其與氮氧化物、顆粒物等其他污染物相互影響，形成“霧霾”天氣，污染大氣環(huán)境，降低空氣質量。第二，環(huán)境污染。VOCs污染物質會通過生物積累和持久性等特點，進一步導致環(huán)境的長期污染和生態(tài)平衡失調，給環(huán)境造成持久性威脅。同時，這些化學物質也可能影響動物和植物的生長和繁殖等。第三，生態(tài)系統(tǒng)威脅。紡織印染工業(yè)VOCs污染會進一步對生態(tài)系統(tǒng)產生威脅。這些污染物質可能通過空氣、水、土壤等途徑進入地下水系統(tǒng)，對地下水造成嚴重的威脅，并可能對自然棲息地造成破壞?？傊?，紡織印染工業(yè)VOCs污染會對人類健康、環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)產生嚴重威脅。相關部門需要加強監(jiān)管，推廣清潔生產和節(jié)能減排的理念和技術，促進綠色發(fā)展和環(huán)保產業(yè)的發(fā)展，避免環(huán)境和人類健康遭受不必要的危害，并為可持續(xù)發(fā)展作出貢獻[3]。

2.3 治理策略

根據目前大氣污染現狀和國家新出臺的“三高一低”產業(yè)結構調整政策，2022年國家、地方和團體發(fā)布實施了與VOCs污染治理相關的標準規(guī)范，作為傳統(tǒng)支柱產業(yè)的紡織印染企業(yè)必須采取相應措施，積極推進VOCs污染治理工作，切實有效減少排放。首先，在源頭上必須控制好廢氣排放，針對不同來源的VOCs污染物采用不同的控制技術。其次，在廢氣治理方面應從工藝、設備、管道系統(tǒng)、操作管理等方面著手加強VOCs污染治理技術培訓。

3 紡織印染工業(yè)VOCs污染治理技術的應用

3.1 靜電收集法

紡織印染工業(yè)是VOCs污染問題的重點行業(yè)，為提高VOCs污染問題處理效率，有必要對紡織印染行業(yè)VOCs治理技術進行研究。靜電收集法是一種成熟的凈化技術，該方法將氣體引入靜電收集設備，通過靜電作用將氣體中的液滴帶電，當氣流中液滴達到一定的電壓時，液滴便會被靜電捕獲從而被收集到集氣設備中。通過實驗證明靜電收集法能夠有效收集印染工業(yè)廢氣中VOCs污染物，并能降低污染氣體的排放量。在使用靜電收集法時還需注意以下問題：第一，紡織印染工業(yè)廢氣排放具有一定的溫度和濕度條件，因此需要對該行業(yè)廢氣排放的溫度和濕度進行控制，使其符合排放要求。第二，紡織印染工業(yè)廢氣中含有大量水汽和液滴，對設備產生腐蝕影響，因此在靜電收集過程中必須做好防腐工作。第三，對于不同濃度、不同濕度的廢氣，需采用相應的技術措施進行處理后再排放。第四，靜電收集法在使用過程中需要定期進行檢查及維護保養(yǎng)工作，避免設備因長時間工作而出現故障，導致環(huán)保事故發(fā)生。利用靜電產生的高壓電場對空氣中的有機物進行荷電，使氣體中含有的有機物分子受電場影響而帶有與所加電壓方向相反的電荷，由于所加電壓與氣體中的物質分子體積不同，就會發(fā)生放電現象，使有機分子被收集到集氣罩內。利用靜電原理收集有機廢氣是一種安全可靠且高效簡單的技術，不僅可以改善空氣質量，也可以降低企業(yè)生產成本[4]。

3.2 洗滌法

洗滌法是采用濕式洗滌的方式去除揮發(fā)性有機物的方法，其原理是在一定溫度條件下，通過采用水、洗滌劑或堿溶液對含有揮發(fā)性有機物的廢氣進行洗滌，在印染行業(yè)中應用該技術的企業(yè)也很多，但是大多數企業(yè)使用的是“廢氣-活性炭吸附-洗滌”工藝。由于印染行業(yè)生產過程中廢氣排放量較大，污染嚴重，因此在使用該技術時必須考慮治理成本和回收效益。以某企業(yè)為例，其生產工藝是：水洗→烘干，其中水洗環(huán)節(jié)采用“洗滌法”去除揮發(fā)性有機廢氣，該工序所需設備主要有：低溫等離子洗滌塔、噴淋洗滌塔、水洗滌塔等，需要解決廢氣收集、凈化與排放問題。其在使用過程中，還需要對廢水進行回收利用，洗滌法具有操作簡單、設備成本低等特點，其凈化效率低，不能滿足要求嚴格的排放標準，只能作為輔助方法用于末端治理。洗滌法適用于去除各類染料、助劑、染料助劑等有機化工原料，對于棉、麻、毛、絲等纖維織物，常采用物理洗滌方法來凈化廢氣。如：在水洗工序前對織物進行預處理，去除織物表面殘留的浮毛和油污；在水洗工序中加入去離子水，以去除殘留在織物表面的浮毛和油污；在漂洗工序中加入堿洗水以去除殘留的洗滌劑，或使用具有去污功能的洗滌劑對織物進行預處理，以提高洗滌效果。

3.3 吸附技術

VOCs治理技術主要包括兩類，一是末端治理，即將產生的有機廢氣經過收集、濃縮處理后直接排放；二是前端治理，即將產生有機廢氣的工藝環(huán)節(jié)進行技術改造，使其具備一定的凈化能力后排放。吸附技術在紡織印染行業(yè)有機廢氣的處理中具有操作簡單、高效節(jié)能、運行費用低等優(yōu)勢，并且可以實現連續(xù)穩(wěn)定運行。對于廢氣中污染物濃度較低、風量大的特點，可選用蓄熱燃燒裝置，在合適的溫度下，可選用高效活性炭吸附裝置進行處理?；钚蕴课椒ň哂腥缦聝?yōu)點：（1）脫附能力強。（2）耐高溫、抗氧化性強。（3）運行成本低，能耗低（300—600 ℃）。（4）易于操作維護、運行穩(wěn)定。（5）適用于各種有機廢氣治理工藝，可滿足不同工業(yè)廢氣治理要求。（6）吸附劑性能穩(wěn)定，對各種氣體組分適應能力強。（7）吸附塔使用壽命長，可以回收利用吸附劑。由于吸附劑性能穩(wěn)定，可用于再生再用。（8）吸附塔占地面積小，設計緊湊，且容易安裝和維護，適用于紡織印染工業(yè)VOCs污染治理以及環(huán)境治理新技術的推廣應用[5]。

3.4 生物技術

紡織印染行業(yè)是VOCs排放大戶，其VOCs排放主要來源于染料、助劑，占VOCs排放總量的30%以上。在紡織印染工業(yè)生產過程中，廢水、廢氣處理往往是比較困難的。采用生物法治理紡織印染工業(yè)VOCs污染具有很好的效果，主要是因為：（1）生物法處理技術以微生物作為降解主體，不需要對廢氣進行二次處理。而燃燒法需要在高溫下對廢氣進行燃燒處理，去除效率高。（2）生物法處理技術投資少、運行成本低，一般比傳統(tǒng)的物理法和化學法低至少50%，可產生明顯的經濟效益。生物處理法可以大大降低傳統(tǒng)治理方法的運行成本，而且生物處理技術不會造成二次污染。（3）由于印染行業(yè)排放物中有機物含量較高，采用生物法處理紡織印染工業(yè)廢氣時要考慮有機物濃度、微生物活性、溫度等因素。（4）生物處理技術成熟，設備比較容易實現自動化控制，便于操作和管理。

4 紡織印染工業(yè)VOCs污染治理技術展望

由于目前我國紡織印染工業(yè)的VOCs排放強度和總量較大，在國家環(huán)境保護總局的領導下，各省市環(huán)保局也大力推進了紡織印染行業(yè)VOCs污染防治工作，取得了一定成效。目前，VOCs治理技術主要有兩類：一類是基于源頭控制的末端治理技術。此類技術雖然可以實現VOCs污染物的減排，但由于成本較高、適應性差等缺點而被逐步淘汰；另一類是基于過程控制的前端治理技術。此類技術大多有選擇性地對污染物進行收集和處理，在污染物去除率方面比末端治理技術要好得多。此外，隨著國家對紡織印染行業(yè)大氣污染物排放標準的不斷提高以及對VOCs治理工作的重視程度逐漸增加。在未來一段時期內，我國紡織印染行業(yè)VOCs污染治理將逐漸向高效、經濟、適用的方向發(fā)展。除采取有效的VOCS治理措施，設計VOCS治理工程，選擇性地在包裝印刷生產工藝環(huán)節(jié)增加VOCS處理裝置，對VOCS污染進行控制外，還可以應用綠色印刷技術減少包裝印刷前、印刷過程和印刷后各個環(huán)節(jié)有機溶劑的揮發(fā)情況，例如采用綠色環(huán)保的印刷原料或輔助材料。

5 結語

綜上所述，紡織印染工業(yè)是VOCs排放的重要來源之一，其主要產生于紡織印染的整個工序，排放量占行業(yè)排放總量的40%—50%，是VOCs治理工作的重點。針對紡織印染工業(yè)廢氣治理現狀和問題進行分析，提出了針對性的治理技術工藝路線及相關技術要求。隨著環(huán)保要求的提高以及環(huán)保政策和管理力度的不斷加大，紡織印染工業(yè)將面臨更多的VOCs治理難題，需要從工藝角度和管理角度共同制定科學合理的控制措施。